求教，两轴控制方案 点击：1103 | 回复：20
发表于：2006-01-16 03:56:00
楼主
由于本人非工控出身，仅对西门子的200系列PLC和变频控制比较熟悉；现有一个项目需要用到位置控制和速度控制，方案还没有确定，在此求教，希望大家多多帮助。
我的这个项目需要控制两个电机，一个主电机功率要求较大（40KW），只需要能够无级调速，速度给定以后维持匀速转动即可。我考虑使用变频器加编码器做反馈，这样成本比较低。还有一个电机需要实现比较精确的位置和速度控制（至少到mm级），但是功率要求不高（1-3KW），我考虑使用交流伺服控制。这个电机要求随主电机的转动位置而改变速度和位置。上位机考虑使用西门子的200系列PLC（226），所以变频器和伺服系统最好也选用西门子的设备。人机界面考虑使用西门子的工业PC，配合嵌入式WINDOWS操作系统和C语言编写的程序运行。
我这个项目复杂的地方是前期的设计和参数的给出，由预先设定的参数来确定副电机对主电机的跟踪特性。所以，我考虑使用C语言设计的程序预先计算好这些参数，然后通过串口传递给PLC，再由PLC控制变频器和伺服，以及两个电机的联动。同时，将需要返回的参数通过串口返回给PC显示。
由于本人不是很熟悉伺服设备，希望大家能够给出一个参考选择的变频器，电机，驱动器等的方案。同时，对本人现在的整体思路给出一些参考意见。
谢谢！
我的这个项目需要控制两个电机，一个主电机功率要求较大（40KW），只需要能够无级调速，速度给定以后维持匀速转动即可。我考虑使用变频器加编码器做反馈，这样成本比较低。还有一个电机需要实现比较精确的位置和速度控制（至少到mm级），但是功率要求不高（1-3KW），我考虑使用交流伺服控制。这个电机要求随主电机的转动位置而改变速度和位置。上位机考虑使用西门子的200系列PLC（226），所以变频器和伺服系统最好也选用西门子的设备。人机界面考虑使用西门子的工业PC，配合嵌入式WINDOWS操作系统和C语言编写的程序运行。
我这个项目复杂的地方是前期的设计和参数的给出，由预先设定的参数来确定副电机对主电机的跟踪特性。所以，我考虑使用C语言设计的程序预先计算好这些参数，然后通过串口传递给PLC，再由PLC控制变频器和伺服，以及两个电机的联动。同时，将需要返回的参数通过串口返回给PC显示。
由于本人不是很熟悉伺服设备，希望大家能够给出一个参考选择的变频器，电机，驱动器等的方案。同时，对本人现在的整体思路给出一些参考意见。
谢谢！
发表于：2006-01-17 13:45:00
10楼
提供一点简单建议：
1、系统配置：PLC使用CPU226CN、为了便于设备扩展及上位机设定与显示的通讯，与下位设备连接最好选用EM277模块，通过PROFIBUS-DP协议传送数据；上位机假如通讯点数较大，可以选择CP243以太网模块，用WINCC作为上位或界面自己编写；上位机假如使用人机界面，可选择OP27/37即可。
变频器可以选用单轴型SIMODRIVE 611，可用于各种编码器系统，变频器通过PROFIBUS-DP协议，与EM277模块连接，这样PLC可以提取变频器及编码器任何时刻的数据，便于计算及控制。
其实SIMODRIVE 611本身就相当于1台伺服控制器，选用西门子变频器假如在控制上要求不是很严格，可以选用通用型：Micromaster 440变频器，电机不一定用西门子品牌。
同步伺服电机可以选用1FK7 HD型号。
2、可以利用CPU226CN高速输出功能Q0.0与Q0.1（可以控制2轴），轴方向的控制利用其他输出点。同时可以考虑选用步进电机来控制，所有步进控制器基本上都有脉冲量及运动方向输入端，步进控制器与步进电机生产产家很多。所有的脉冲量设定和控制及逻辑运算可以利用编程来完成。用步进电机可以省不少钱。
3、CPU226CN有高速计数功能，可用来接受编码器的输出，所有逻辑控制、参数提取、设定、通讯编写都可以利用PLC指令来完成。
4、使用通讯模块可以很容易连接通讯、扩展。
1、系统配置：PLC使用CPU226CN、为了便于设备扩展及上位机设定与显示的通讯，与下位设备连接最好选用EM277模块，通过PROFIBUS-DP协议传送数据；上位机假如通讯点数较大，可以选择CP243以太网模块，用WINCC作为上位或界面自己编写；上位机假如使用人机界面，可选择OP27/37即可。
变频器可以选用单轴型SIMODRIVE 611，可用于各种编码器系统，变频器通过PROFIBUS-DP协议，与EM277模块连接，这样PLC可以提取变频器及编码器任何时刻的数据，便于计算及控制。
其实SIMODRIVE 611本身就相当于1台伺服控制器，选用西门子变频器假如在控制上要求不是很严格，可以选用通用型：Micromaster 440变频器，电机不一定用西门子品牌。
同步伺服电机可以选用1FK7 HD型号。
2、可以利用CPU226CN高速输出功能Q0.0与Q0.1（可以控制2轴），轴方向的控制利用其他输出点。同时可以考虑选用步进电机来控制，所有步进控制器基本上都有脉冲量及运动方向输入端，步进控制器与步进电机生产产家很多。所有的脉冲量设定和控制及逻辑运算可以利用编程来完成。用步进电机可以省不少钱。
3、CPU226CN有高速计数功能，可用来接受编码器的输出，所有逻辑控制、参数提取、设定、通讯编写都可以利用PLC指令来完成。
4、使用通讯模块可以很容易连接通讯、扩展。
发表于：2006-01-17 19:07:00
12楼
多谢大家的帮助！
我这个东西有两个地方比较复杂。
1.人机界面方面需要输入、调整和计算的参数比较多，计算过程也比较复杂，使用C++语言在PC平台上编写程序是最方便的！
2.从动关系比较复杂。若要达到理想的控制效果，需要计算十几个方程。当然，其中有些方程是可以预先在PC平台上计算出来。其中，有很多方程无法用纯粹数学方法求解，只能使用计算机的计算能力，进行积分和微分运算；同时使用牛顿跌代式，快速收敛，计算结果。
这个东西对专业自动化人员来说，运动控制部分并不是特别复杂，关键是需要与另一个专业结合，进行复杂的从动关系运算。
另外，5万左右的预算是可以接受的！
我这个东西有两个地方比较复杂。
1.人机界面方面需要输入、调整和计算的参数比较多，计算过程也比较复杂，使用C++语言在PC平台上编写程序是最方便的！
2.从动关系比较复杂。若要达到理想的控制效果，需要计算十几个方程。当然，其中有些方程是可以预先在PC平台上计算出来。其中，有很多方程无法用纯粹数学方法求解，只能使用计算机的计算能力，进行积分和微分运算；同时使用牛顿跌代式，快速收敛，计算结果。
这个东西对专业自动化人员来说，运动控制部分并不是特别复杂，关键是需要与另一个专业结合，进行复杂的从动关系运算。
另外，5万左右的预算是可以接受的！
发表于：2006-01-18 12:17:00
14楼
多谢电子凸轮，
如果你推荐的东西好，我当然会考虑选用。
比方说，我要计算的比较简单的几个方程：
求a，方程是：
sin a=(h tgbcosa-r)/R
求积分：
求r0*sqrt(1+(dz/dr)^2)/r*sqrt(r^2-r0^2) dr在r0到r1之间的积分
z=1/2*sqrt(R^2-r^2)
R是常数，r是变量，要不断的变化r1，求此积分。
我说"使用C++语言在PC平台上编写程序是最方便的！",主要有两点：
第一是，我手头有这部分现成的程序代码可以使用，可以减少工作量。二是，这个程序需要用户输入很多参数，同时要与用户交互。而且，计算过程中，甚至需要调用数据库。
如果你推荐的东西好，我当然会考虑选用。
比方说，我要计算的比较简单的几个方程：
求a，方程是：
sin a=(h tgbcosa-r)/R
求积分：
求r0*sqrt(1+(dz/dr)^2)/r*sqrt(r^2-r0^2) dr在r0到r1之间的积分
z=1/2*sqrt(R^2-r^2)
R是常数，r是变量，要不断的变化r1，求此积分。
我说"使用C++语言在PC平台上编写程序是最方便的！",主要有两点：
第一是，我手头有这部分现成的程序代码可以使用，可以减少工作量。二是，这个程序需要用户输入很多参数，同时要与用户交互。而且，计算过程中，甚至需要调用数据库。
发表于：2006-01-18 20:40:00
18楼
to: 电子凸轮：
您说的好像已经不是简单的同步问题拉，我的单轴运动控制器应该没有那么强大的采集与计算能力，不过您可以用PMAC运动控制卡做，我相信PMAC可以很容易的完成任务，不过我还要知道您的omega是代表什么，不好意思，可能是数学没有学好。另外，a,b,c是不是都是只常数，可能让学者见笑拉。
如果您有兴趣，我可以给您PMAC卡的资料。
TO：竹石：
同样建议您选择PMAC运动控制卡，该卡特点就是运算速度快，可以采集多种数据，必要时可以自己编写自己的伺服算法。人机界面你可以用C，B等语言自己编写。既然5万可以接受，用PMAC问题不大。（工控机＋PMAC卡＋3KW以下电机）我邮箱：shenyang@bjservo.com
您说的好像已经不是简单的同步问题拉，我的单轴运动控制器应该没有那么强大的采集与计算能力，不过您可以用PMAC运动控制卡做，我相信PMAC可以很容易的完成任务，不过我还要知道您的omega是代表什么，不好意思，可能是数学没有学好。另外，a,b,c是不是都是只常数，可能让学者见笑拉。
如果您有兴趣，我可以给您PMAC卡的资料。
TO：竹石：
同样建议您选择PMAC运动控制卡，该卡特点就是运算速度快，可以采集多种数据，必要时可以自己编写自己的伺服算法。人机界面你可以用C，B等语言自己编写。既然5万可以接受，用PMAC问题不大。（工控机＋PMAC卡＋3KW以下电机）我邮箱：shenyang@bjservo.com
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